Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
1
Eнергетски-ефикасни згради
1. ОСНОВНИ ПРИНЦИПИ НА ТЕРМОДИНАМИКА
Според законите на термодинамика енергијата е својство н...
2
Eнергетски-ефикасни згради
Од сл.1 се гледа дека поинтензивните случајни движења на молекулите
предизвикуваат да биде по...
3
Eнергетски-ефикасни згради
2. Топлотно испарување – тоа значи промена на течноста во гасовита состојба
При овие две сост...
4
Eнергетски-ефикасни згради
колектор , затоа што истовремено и испушта голем дел од енергијата. Белата пак боја е
одлична...
5
Eнергетски-ефикасни згради
електрична енергија се губат околу 70% од оригиналната енергија. Тоа е последица на
големиот ...
6
Eнергетски-ефикасни згради
Кај флуидите (гасовите и течностите) меѓумолекуларните сили се многу послаби и
хаотично се дв...
7
Eнергетски-ефикасни згради
Плута,плоча 100
200
300
0,042
0,052
0,063
Воздух 0,026
Вода 0,47-0,70
Мраз 2,33
Табела 1
Мате...
8
Eнергетски-ефикасни згради
топлински капацитет. Овој феномен на одложен топлински проток е познат како временско
задоцну...
9
Eнергетски-ефикасни згради
допир, доаѓа до состојба на мирување наместо на турбулентно движењ, и тука се јавува
спроводл...
10
Eнергетски-ефикасни згради
случајот кога ќе се пушти флуид да тече низ цевка. Во флуидот заради големата брзина брзо
до...
11
Eнергетски-ефикасни згради
Повеќето материјали за изолација на ѕидовите не треба да се изложени директно
внатре во прос...
12
Eнергетски-ефикасни згради
Сл.8
Изолација под тампонот на плочата не е потребен, освен околу надворешниот раб.
(Сл.9)
С...
13
Eнергетски-ефикасни згради
Сл.10
Подвижната изолација значително може да ја подобри ефикасноста на прозорците и
таа доа...
14
Eнергетски-ефикасни згради
Својствата кои се неопходни да ги има еден топлотен изолациски материјал се
следните:
• Да и...
15
Eнергетски-ефикасни згради
Материјалите за пополнување на празнини, фиберглас, целулоза (како обработена
хартија) и мин...
16
Eнергетски-ефикасни згради
Многу водоотпорна
Мора да биде заштитена од оган
Уретан Прскање 25-47 Пластична пена
Отпорно...
17
Eнергетски-ефикасни згради
дебелина 2-12см
Овие плочи не горат, не се распаѓаат и не пропуштаат влага. Можат да се кори...
18
Eнергетски-ефикасни згради
Хераклит плочите се добиваат од дрвени влакна поврзани со портланд цемент или
врзивно средст...
19
Eнергетски-ефикасни згради
Човекот е биолошка машина која ја согорува храната како гориво и произведува
топлина како ну...
20
Eнергетски-ефикасни згради
Сл.11
За да се разбере топлотната удобност важно е да се знае кои се условите што
овозможува...
21
Eнергетски-ефикасни згради
осеќа студ, иако температурата е повторно 24°C. Овојпат ладното стакло ја спушта
средната со...
22
Eнергетски-ефикасни згради
Сл.13а
Сл.13б
Сл.13в
23
Eнергетски-ефикасни згради
Температурата на точка на росење е показател за тоа колку влага има во воздухот на
секоја те...
24
Eнергетски-ефикасни згради
Сл.15
Зоната на удобност е цел на термичкиот дизајн на објектите, со што се дефинираат
услов...
25
Eнергетски-ефикасни згради
Во архитектурата, проектирањето во хармонија со климата е една од првите сознанија
во истори...
26
Eнергетски-ефикасни згради
товар на луѓето или на објектите. Карпите со својот висок топлински капацитет
можат да апсор...
27
Eнергетски-ефикасни згради
1. Директна добивка
2. Тромбеов ѕид
3. Сончева просторија
Сл.16
СИСТЕМИ СО ДИРЕКТНА ДОБИВКА
...
28
Eнергетски-ефикасни згради
Сл.18
Термичката маса е особено важна за одржување и зачувување на топлината за ноќна
употре...
29
Eнергетски-ефикасни згради
разлика во текот на ноќта и денот во простор со мала термичка маса. Во попладневните
часови ...
30
Eнергетски-ефикасни згради
Сл. 21а
Сл.21б
И тука функционира ефектот на стаклена градина кој ја задржува сончевата ради...
31
Eнергетски-ефикасни згради
Сл.22
Најдобар термички ефект се постигнува со комбинација на Тромбеовиот ѕид и
системите за...
32
Eнергетски-ефикасни згради
Сл.23б
СПОРЕДБА НА ТРИТЕ ГЛАВНИ СИСТЕМИ
На Табела 3 е направена споредба на трите главни сис...
33
Eнергетски-ефикасни згради
Со затемнување придобивките од јужното застаклување се дури и подобри. Бидејќи во
реалниот ж...
34
Eнергетски-ефикасни згради
Сл.25б
Конзервацијата се препорачува за прозорците со високи перформанси или за ноќна
изолац...
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ

308 views

Published on

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

ЕНЕРГЕТСКИ ЕФИКАСНИ ЗГРАДИ

  1. 1. 1 Eнергетски-ефикасни згради 1. ОСНОВНИ ПРИНЦИПИ НА ТЕРМОДИНАМИКА Според законите на термодинамика енергијата е својство на материјата со кое се изразува способноста на некое тело да изврши работа. При тоа топлината е енергија која се јавува како резултат на молекуларните промени во материјата. Топлината покажува колку енергија се разменува помеѓу системот и неговата околина. 1J=1N ∙ m = 1kg ∙ m2 /s2 1J (џул) е единица мерка за топлина 1 N (њутн) е единица мерка за сила во kg ∙ m/s2 Топлинската енергија е исклучително важна за објектите и се јавува во три различни форми: 1. Сопствена толина (се мери со термометар) 2. Латентна топлина ( промена на состојбата на материјата) 3. Светлосна топлина (форма на електромагнетно зрачење) СОПСТВЕНА ТОПЛИНА Сопствената топлина се нарекува уште и осетна топлина, затоа што можеме да го почувствуваме со нашето сетило за допир. Таа всушност го претставува случајното движење на молекулите, а температурата е мерка за интензитетот на нивното движење. Споствената топлина се мери со термометар. Сл.1
  2. 2. 2 Eнергетски-ефикасни згради Од сл.1 се гледа дека поинтензивните случајни движења на молекулите предизвикуваат да биде пожешко. Кога молекулите на две тела, две материи, се блиску една до друга, интензитетот со кој се движат молекулите од едното тело се префрла на другото тело и тогаш доаѓа до спроводливост на топлина познато како механизам на проток на топлина. Колку молекулите на една материја се поблиску еден до друг толку нивното судирање е поинтензивно и спроводливоста е поголема. Кај воздухот, молекулите се многу оддалечени едни од други, па затоа воздухот не е добар спроводник на топлина. Сл.2 Температурата е мерка за интензитетот на случајните движења на молекулите, односно количеството на просечната кинетичка енергија на молекулите. Сепак, колку топлина е содржано во едно тело не можеме да утврдиме само според неговата температура. Две тела од одреден материјал имаат иста температура, но телото кое е два пати поголемо содржи два пати повеќе топлина, затоа што има поголема маса. Од друга страна пак, ако две тела имаат иста големина и иста маса може да содржат различно количество топлина, затоа што имаат различна температура. Тоа не доведува до заклучок дека содржината на сопствена топлина на едно тело е функција од неговата маса и температура. (Сл.2) ЛАТЕНТНА ТОПЛИНА Латентната топлина е количеството на енергија која е потребна за промена на состојбата на материјата и таа не може да се мери со термометар. При промена на состојбата на материјата потребно е големо количество на енергија затоа што тогаш се пробиваат врските меѓу молекулите. Тоа најсликовито може да се види при промена на агрегатните состојби на водата.Кога мразот се топи, сопствената топлина преминува во латентна, а кога водената пареа кондензира и кога водата замрзнува, латентната толина повторно се враќа во сопствена топлина. При тоа се случуваат две состојби: 1. Топлотна фузија – тоа е топење на цврстата состојба
  3. 3. 3 Eнергетски-ефикасни згради 2. Топлотно испарување – тоа значи промена на течноста во гасовита состојба При овие две состојби на толотна фузија и топлотно испарување на водата, иако се додаваат големи количини на топлина, водата не е потопла од мразот, ниту пак пареата е потопла од водата. Латентната топлина е компактна форма на топлина и е практична за чување и пренесување на топлината. На тој принцип се користат фреоните кои содржат температури на топење и на вриење потребни за машините за ладење. СВЕТЛОСНА ТОПЛИНА Светлосната топлина е всушност сончевата топлина, односно енергијата на сите делови од електромагнетниот спектар. Сите тела во воздушен простор или во вакуум постојано апсорбираат и испуштаат сончева енергија. Светлосниот проток е секогаш во насока од потоплото тело кон поладното, па така жешките тела губат топлина со зрачење , затоа што повеќе испуштаат отколку што апсорбираат топлина. Телата кои имаат собна температура зрачат во инфрацрвеното подрачје од електромагнетниот спектар, додека оние тела кои се повеќе од тоа жешки зрачат во видливиот дел од спектарот. Фреквенцијата (брановата должина) на зрачењето кое се емитира е во функција со температурата на телото. Можни се четири различни типа на интеракција помеѓу материјата и енергијата, кои не зависат само од типот на материјалот, туку и од брановата должина на зрачењето: 1. Пренесување – кога зрачењето поминува низ материјалот; 2. Впивање – кога зрачењето се претвора во сопствена топлина на материјалот; 3. Зрачење – кога се рефлектира зарачењето од површината на материјалот; 4. Испуштање – кога се испушта зрачењето надвор од површината на материјалот со што тој ја намалува сопствената топлина. Сончевото зрачење се состои од кратки (светлосни) бранови и долги (инфрацрвени) бранови. Па така, стаклото и повеќето пластики се транспарентни за кратките бранови, но апсорбирачки за долгите бранови. Заради тоа и се појавува ефектот на стаклена градина. Стаклото пренесува околу 90% од видливите кратки светлосни бранови, но ниеден од долгите инфрацрвени бранови. Па така, сончевото зрачење влегува низ стаклото и се апсорбира од предметите во просторот. Овие предмети се загреваат и го зголемуваат своето зрачење со долги инфрацрвени бранови. Истовремено, стаклото не е пропустливо за нив, па така термичкото зрачење останува заробено во просторот и на тој начин просторот се загрева. Тоа е таа ефикасна стапица за толината наречена ефект на стаклена градина. Материјалите се разликуваат во начинот на кој ја испуштаат и апсорбираат сончевата енергија. Рамнотежата помеѓу испуштањето и апсорбирањето одредува колку еден материјал ќе се затопли. Тоа е т.н. рамнотежна температура. Однесувањето на боите во сончевиот спектар влијае на изборот на бојата на фасадите, покривите или пак на сончевиот колектор. Црната боја има повисок фактор на апсорбција и повисока рамнотежна температура од белата боја. И покрај тоа, црната боја не е идеален
  4. 4. 4 Eнергетски-ефикасни згради колектор , затоа што истовремено и испушта голем дел од енергијата. Белата пак боја е одлична за лето, затоа што е лош апсорбер, но добар емитер на енергијата. Има многу ниска рамнотежна температура, па ниската температура на површината ја минимализира топлината добиена на материјалот под површината. Полираните сјајни материјали (алуминиум ,хром и сл.) се користат како светлосни бариери. Кај нив рамнотежната температура е поголема од онаа кај белата боја, бидејќи металот не испупшта колку и да апсорбира, па иако рефлектираат ист процент на сончева енергија како и белата боја, белата боја обезбедува поладна средина затоа што подобро ја емитира апсорбираната енергија. ЗАКОНИ НА ТЕРМОДИНАМИКА Прв закон: Енергијата не може да се создаде или уништи, таа само го менува својот облик и може да преминува од едно тело на друго. Втор закон: Топлината спонтано поминува само од потопло кон поладно тело. Нулти принцип: Ако две тела имаат иста температура системот е во термичка рамнотежа. Температурната разлика на две тела е погонска сила за размена на топлина меѓу нив. Две тела при физички контакт разменуваат топлонска енергија се додека интензитетот на движењето на нивните молекули ( односно нивните температури) не се изедначи. Топлински капацитет на материјалот е количеството на топлина која му потребна на материјалот за постигнување на температура од 1°C. Овој коефициент варира зависно од видот на материјал. Генерално потешките материјали имаат поголем топлински капацитет. Стационарен процес на размена на топлина се добива кога во еднакви временски интервали од едно тело преоѓа исто количество на топлина на друго тело. Процесот на размена на топлина е нестационарен кога топлотниот проток се менува со текот на времето. При размена на топлина на некое тело со околината важи топлотниот биланс: Q довдено – Q одведено = Q акумулирано Телото се загрева кога акумулацијата е позитивна, односно доведената топлина е поголема од одведената. Телото се лади кога акумулацијата е негативна, односно доведената топлина е помала од одведената. Специфичен топлински капацитет ( специфична топлина) претставува топлински капацитет сведен на единица количина на телото (маса или волумен). Премин на топлина означува размена на топлина меѓу флуид и цврста површина. Проток на топлина означува размена на топлина меѓу два флуида раздвоени со цврста површина. Секогаш кога има конверзија на енергијата, односно претворање на енергијата од еден вид во друг има загуби. На сл.3 се гледа дека при преработка на фосилните горива во
  5. 5. 5 Eнергетски-ефикасни згради електрична енергија се губат околу 70% од оригиналната енергија. Тоа е последица на големиот број на претворања на енергијата. Затоа електричната енергија не треба да се користи кога на располагање постои подобра алтернатива. На пример за греење може директно да се користи фосилното гориво и ефикасноста ќе биде 80%. Сонцето е високо квалитетен извор на енергија. Тоа треба да се користи како дневна светлина пред да се претвори во топлина. Сл.3 МЕХАНИЗМИ ЗА ПРЕНОС НА ТОПЛИНА 1. Кондукција (спроведување) – претставува размена на кинетичката енергија помеѓу одделни молекули при директен контакт . Кај гасовите и течностите молекулите се слободно дифундирачки, додека кај цврстите тела тие се осцилирачки; 2. Конвекција (мешање) – се случува кога молекулите се движат низ просторот под дејство на механички сили, носејќи ја со себе топлинската енергија од молекулите; 3. Радијација (зрачење) – преносто на топлина се остварува од молекул на молекул по пат на емитирање на апсорбираните електромагнетни бранови. ПРЕНОС НА ТОПЛИНА СО КОНДУКЦИЈА Во цврстите тела молекулите се распоредени по јазлите на кристалната решетка на меѓусебно растојание одредено со јачината на меѓумолекуларните сили. Молекулите осцилираат околу својата рамнотежна положба со амплитуда и зачестеност пропорционална на кинетичката енергија (температурата) на телото. Ако кинетичката енергија се зголеми во едно подрачје на телото, интензивното осцилирање на молекулите механички се пренесува на соседните молекули и на тој начин доаѓа до пренос на кинетичката енергија низ целото тело, при што молекулите ја задржуваат својата маса во кристалната решетка. Брзината на пренос на топлина низ телото зависи од големината и масата на молекулите, како и силите кои постојат меѓу нив и се карактеристични за секое тело.
  6. 6. 6 Eнергетски-ефикасни згради Кај флуидите (гасовите и течностите) меѓумолекуларните сили се многу послаби и хаотично се движат во сите правци, при што меѓусебно се судираат и разменуваат кинетичка енергија. Кога кај нив е изедначена температурата , молекулите на флуидите се наоѓаат во состојба на динамичка енергетска рамнотежа, но ако се зголеми температурата рамнотежата се нарушува. Молекулите со вишок на кинетичка енергија се судираат со поспорите и им предаваат од својата енергија и на тој начин во флуидот се пренесува топлината. Сл.4 Преносот на топлина низ рамен ѕид е пропорционален на површината на ѕидот (F) и разликата на температура од двете страни на ѕидот (Δt) Δt = t1- t2, а обратно пропорционален од дебелината на ѕидот (Δx). (Сл.4) Под ѕид може да се подразбере тело од дрво, бетон, метал или некој флуид. (λ) е коефициент на пропорционалност или толинска спроводливост. Тоа е количество на топлина која за единица време од 1s поминува низ материјал со дебелина од 1m нормално на неговата површина од 1m2 при температурна разлика од Δt помеѓу гранични површини од 1K. Се утврдува експериментално и е карактеристика на материјалите. (Табела 1) материјал волуменска маса (kg/m3 ) топлинска спроводливост (W/m∙K) Алуминиум 2700 203,5 Бакар 8800 384 Челик 7850 46,5 Некородирачки челик 7900 17,5 Бетон 2300 1,28 Азбест 600 0,151 Винипласт 1380 0,163 Изолациски опеки 600 0,116-0,209 Пенопласт 30 0,047 Стаклена волна 200 0,035-0,070
  7. 7. 7 Eнергетски-ефикасни згради Плута,плоча 100 200 300 0,042 0,052 0,063 Воздух 0,026 Вода 0,47-0,70 Мраз 2,33 Табела 1 Материјалите кои имаат топлинска спроводливост помала од λ = 0,23(W/m∙K) се нарекуваат изолациски материјали. Термоизолационите материјали се обично порозни тела кои во својата структура содржат меурчиња од воздух. Воздухот е лош топлински спроводник, па според тоа цврстиот материјал кој е попорозен е подобар изолатор. Цврстиот материјал во изолацијата има само механичка улога да ја одржи меурестата структура, а изолациските способности се особини на заробениот воздух. На тој начин доаѓаме до топлотен отпор на материјалот кој зависи од воздушните простори при протокот на топлина. Познавајќи го топлотниот отпор на материјалот може да се предвиди колку топлина ќе протече низ него. Термичката отпорност на градежните материјали во голема мерка зависат од бројот и големината на воздушните меури кои ги содржат. Топлотниот отпор е даден со изразот: R=m2 ∙°C/W m2 - квадратен метар °C – целзиусови степени W – вати (проток на топлина W=1J/s= kg∙m2 /s2 ) Термичките карактеристики на ѕидовите или покривните површини се зададени со термичкиот коефициент на проток (U). Тоа е мерка за топлинска спроводливост , па според тоа е обратно пропорционална од толинскиот отпор. U=1/ Rт Rт = R = RƩ 1 + R2 + R3 + R4... Во услови на стабилна состојба, каде температурата на материјалот останува константна подолг временски период 1см дрво има ист топлотен отпор како и 12см бетон, заради воздухот во дрвото. Дрвото и бетонот се според тоа две тела со еднаков топлотен отпор изложени на иста температурна разлика. Иако и двата ѕида имаат ист топлински отпор, тие немаат ист топлински капацитет. За еднакви волумени, дрвото и бетонот имаат приближно ист волуменски топлински капацитет, па така 12см бетон ќе има 12 пати поголем топлински капацитет од 1см дрво. Ако се претпостави дека температурата е 43°C од едната страна, а 10°C од другата страна, кај двата ѕида, топлината ќе протекува низ двата ѕида, но првичната топлина што ќе влезе ќе биде употребена за подигнување на температуата на секој материјал. Само кога ѕидовите ќе бидат значително загреани, топлината ќе може да излезе од другата страна. Ова задоцнување на спроводливоста на топлината е многу кратко кај 1см дрво заради нискиот топлински капацитет, додека кај бетонот е многу повеќе заради високиот
  8. 8. 8 Eнергетски-ефикасни згради топлински капацитет. Овој феномен на одложен топлински проток е познат како временско задоцнување. Да разгледаме еден ѕид прикажан во три различни периоди од денот (Сл.5). Во 11 часот внатрешната температура е пониска од наворешната и протокот се одвива од надвор кон внатре. При тоа, поголемиот дел од топлината се користи за да се подигне температурата на ѕидот. Во 16 часот температурата надвор е мошне висока и веќе одредено количество на топлина е внатре, а сепак сеуште дел од топлината оди за да се покачи топлината на ѕидот. Во 21 часот надворешната температура се намалува под внатрешната температура, а особено под температурата на ѕидот. Сега голем дел од топлината складирана во ѕидот излегува надвор без воопшто да стигне до внатрешноста на куќата. Во овој случај временското задоцнување служи како изолатор, кога температурата надвор варира. Тоа особено се случува во предели со топла и сува клима. Тоа се нарекува ефект на изолација на маса. Сл.5 ПРЕНОС НА ТОПЛИНА СО КОНВЕКЦИЈА При овој начин на преносот на топлина се врши со мешање на честичките кои носат топлина со оние честички кои ја примаат. Тоа е пренос на топлина поради движењето на флуидот предизвикано заради разлика на температурите. Природна конвекција е кога преносот на топлина е сам по себе, а вештачката конвекција е предизвикана кога преносот на топлина се добива со систематско движење на флуидот од некој технички уред: пумпа, дувалка, мешалка...Во двата случаја топлината најдобро се пренесува со турбуленција. Во системите кои се хомогени, а тоа се флуиди кои се во иста агрегатна состојба, преносот на топлина е без проблеми. Кај нив честичките кои се на различен степен на загреаност лесно и брзо се мешаат и температурата се изедначува со многу мала потрошувачка. Кај нехомогените системи се јавува значителен отпор при преносот на топлина на местото на допир на провршините на двата система, односно флуида. На тој дел, делот на
  9. 9. 9 Eнергетски-ефикасни згради допир, доаѓа до состојба на мирување наместо на турбулентно движењ, и тука се јавува спроводливост на топлина во граничниот слој. Но, топлинската спроводливост на гасовите и течностите е многу мала, па овој граничен слој во мирување е главен отпор при пренос на топлина кај хетерогените системи. ПРЕНОС НА ТОПЛИНА СО РАДИЈАЦИЈА При овој вид на топлината се пренесува низ просторот со електромагнетни бранови без учество на материјалите, поточно без допир. Топлото тело го загрева ладното,а при тоа не се загрева и меѓупросторот. Брановите должини на топлотните т.е. инфрацрвените зраци се движат меѓу 0,00076 – 0,342мм. Кога топлотните зраци ќе паднат на некое тело, тогаш од вкупниот интензитет на зрачење еден дел се апсорбира во телото како топлина, друг дел се рефлектира и трет дел се пропушта. При вообичаени температури и нормални ситуации, уделот на енергијата пренесен со зрачење е безначаен и станува влијателен само при високи температури. Заради тоа процесот на пренос на топлина со радијација во градежништвото нема големо значење. ПРЕМИН НА ТОПЛИНА Преминот на топлин е размена на топлина помеѓу флуид и цврста површина. Тоа е комбиниран процес на конвекција и кондукција. (Сл.6) Сл.6 Флуидот се движи со одредена брзина долж неподвижна цврста површина. Флуидот при тоа има повисока температура од цврстото тело. Флуидот струи турбулентно. Таков е
  10. 10. 10 Eнергетски-ефикасни згради случајот кога ќе се пушти флуид да тече низ цевка. Во флуидот заради големата брзина брзо доаѓа до изедначување на температурата, доминантните сили на вискозитет ги раздвојуваат и вртат честичките при што тие брзо ги менуваат местата и доаѓа до брзо изедначување на температурата (конвективен пренос на топлината). Но, во близина на допирот со цврстото тело (неподвижниот ѕид) брзината на флуидот поради триењето нагло опаѓа. Тука нема вртлози и на граничниот слој топлината кон ѕидот (цврстото тело) се пренесува со кондукција. Кондукцијата сама по себе е спор молекуларен процес,па на граничниот слој се забележува брз пад на температурата. Тука забележуваме дека размената на топлина се состои од две фази: конвективен (многу брз) од турбулентното подрачје на флуидот до граничниот цврст слој и кондуктивен (бавен) пренос на топлина од граничниот слој на ѕидот. Кондуктивната фаза е многу побавна од конвективната и таа ја одредува целокупната брзина на преминот на топлината. Целиот топлински отпор е концентриран на граничниот слој. Заради тоа, брзината на премин на топлина може да се сведе на брзина на проток на топлина низ граничниот слој. 2. ТЕРМИЧКА ИЗОЛАЦИЈА Термичката изолација е потребна за намалување на загубите на топлина во зимо и за намалување на топлинските добивки во текот на летото. Вообичаено една зграда ја затоплуваме на тој начин што додаваме дополнителна топлинска енергија, наместо да се обидеме да ја зачуваме таа топлина која излегува од зградата. Кога зградата би била шуплив лонец полн со топла вода, за да ја здржиме топлата вода сигурно нема да дотураме нова топла вода, туку едноставно би ги затвориле дупките од лонецот. Можеби ако можеме да ја видиме топлинската енергија, би имале ист став и кон затоплувањето на зградите. Термографијата денес е успешна во тој поглед бидејќи на визуелен начин ги прикажува топлите и ладните области на една зграда. Изолацијата не само што заштедува пари, туку и ја зголемуваат термичката удобност, придонесуваат за создавање на одржливи згради, истовремено е релативно ефтина, многу е трајна,функционира и во лето и во зимо, но најлесно е да се инсталира за време на градење на објектот. Колку повеќе се користи изолацијата, толку помалку се користат механичките системи за греење и за ладење. Термичката изолација треба да биде континуирана непрекината обвивка околу сите простори во објектот.
  11. 11. 11 Eнергетски-ефикасни згради Повеќето материјали за изолација на ѕидовите не треба да се изложени директно внатре во просторијата или пак на надворешната страна на фасадата. (Сл.7) Сл.7 Климатските или ефективни фасади се оние кои имаат дополнителна стаклена обвивка да не го зголемуваат топлинскиот отпор, туку да овозможат соларна контрола и природна вентилација. Во зградите со рамни кровови изолацијата треба да биде на врвот на кровната конструкција за да се избегне прозорците или каналите за воздух да навлзат во термоизолацијата. Во зградите пак со коси кровови, изолацијата треба да се постави помеѓу дрвените скелиња или меѓу гредите. Просторот под приземјето, поточно цоклата, не треба никогаш да биде изолиран, туку треба да биде добро проветрен за да се издува присуството на отровниот гас радон од земјата и влагата која создава мувла. Просторот пак над цоклата треба да биде изолиран. (Сл.8)
  12. 12. 12 Eнергетски-ефикасни згради Сл.8 Изолација под тампонот на плочата не е потребен, освен околу надворешниот раб. (Сл.9) Сл.9 Подрумските ѕидови треба да бидат изолирани на целиот потег во допир со земјата. (Сл. 10)
  13. 13. 13 Eнергетски-ефикасни згради Сл.10 Подвижната изолација значително може да ја подобри ефикасноста на прозорците и таа доаѓа во вид на отворени ролетни, пломби, венецијанер ролетни и сл. ИЗОЛАЦИСКИ СВОЈСТВА НА ГРАДЕЖНИТЕ МАТЕРИЈАЛИ Сите материјали во помала или поголема мера спроведуваат топлина. Колку еден материјал има помала топлотна спроводливост толку тој е подобар топлински изолатор. Целтта на топлинската изолација е намалување на загубата на топлина која настанува со преоѓење на топлината од потопло на постудено место. Колку е поголема температурната разлика, толку се поголеми и температурните загуби. Воздухот е најлош спорводник на топлина, а од воздухот подобар изолатор е само вакуумот, затоа што во него непостои вибрирање на молекули. Во денешно време од изолационите материјали се бара да ги заштитат градбите од надворешни влијанија како што се: водената пара, дождот, снегот, мразот, градот, ветерот, јаглерод моноксид, јаглерод диоксид, сулфур диоксид, чад, нечистотии, сончево зрачење итн. Топлинската, воздушната, светлосната и звучната изолација овозможуваат удобност во објектите. Како предуслов еден материјал да биде топлински изолатор е да поседува: • Висока порозност и мала волуменска маса; • Аморфна структура; • Мала вредност на коефициент на топлинска спроводливост (λ); • Мали вредности на механичка цврстина при притисок од 0,2-2,5 MPa и свиткување од 0,15-2 Mpa.
  14. 14. 14 Eнергетски-ефикасни згради Својствата кои се неопходни да ги има еден топлотен изолациски материјал се следните: • Да има мал коефициент на впивање на вода; • Да бидат постојани на високи температури; • Да поседуваат задоволувачка пропустливост; • Да се отпорни на дејство на пожар; • Да се отпорни на дејство на мраз; • Да имаат задоволителна хемиска и биолошка стабилност. Во зависност од големината и коефициентот на топлинската спроводливост (λ) изолациските материјали се делат на: • Ефективни λ≤0,18 W/m∙K • Неефективни λ>0,18 W/m∙K Според густината изолациските материјали се делат на: • Лесни ρ=15 - 100 kg/m3 • Средно тешки ρ=100 - 350 kg/m3 • Тешки ρ=350 - 600 kg/m3 Во зависност од деформациите при дејството на оптоварувањата, топлотно- изолациските материјали се делат на: • Тврди со деформација ≤6% • Полутврди со деформација 6-30% • Меки со деформација >30% Други важни карактеристики на изолациските материјали се нивната отпорност на влага, на пожар, потенцијал за генерирање на токсичен чад, физичка сила и стабилност со текот на времето. Повеќето изолациски материјали работат преку создавање на минијатурни воздушни пори. ВИДОВИ НА ИЗОЛАЦИСКИ МАТЕРИЈАЛИ Изолациските покривки се воглавно направени од фиберглас или од камена волна, може да се користи и памукот. Направени се за да можат да се постават на одреден модул, колку што е широчината на ролната. Отпорни се на влага, оган и органски влијанија, и се главно опасни по здравјето за време на инсталацијата, заради можноста да се вдишат кратките влакна.
  15. 15. 15 Eнергетски-ефикасни згради Материјалите за пополнување на празнини, фиберглас, целулоза (како обработена хартија) и минералите кои експандираат (перлит и вермукулит). Фибергласот и целулозата се поставуваат по столбовите и на таваните. Перлитот, пак содржи лесни гранули кои обично се излеваат во ѕидните вдлабнатини. Пур пената како изолација е направена од пластика и варираат во својот состав зависно од основната маса и агенсот за пенење. Токсичниот чад од горењето на пената е опасен за луѓето. Повеќето изолациски табли или плочи се направени од рециклирани или отпадни органски материи, или пак од пластична пена. Можат да бидат направени и од фиберглас, а плочите од стиропор се многу отпорни на влага и се користат за изолирање на подовите. Екструдираниот полистирен е исто така многу отпорен на влага. Зрачните бариери се составени од високо полирана метална фолија што е лош емитер и лош апсорбер, но е добар рефлектор на зрачењето. Тие се најчесто од алуминиум и воздушен простор од минимум 12мм. Првата фолија одбива 95% од сончевиот топлински проток, а втората запира уште 4,8%, па се заедно вкупно го блокираат зрачењето за 99,8%. Најдобро е да се аплицираат под покривот. Вакуум изолираните плочи се систем кој се користи кај термосит за задржување на течноста ладна или топла. Вакуумот ја запира целата спроводливост и струењето при преносот на топлина. Во Табела 2 се дадени карактеристиките на различните видови на изолации. Матерјал Физички формат Отпор на метар дебелина Коментар Фибреглас камена волна Батерии Пополнување празнини Табли 21-28 15-21 21-28 Добра огноотпорност Тежок доволно за целосно да го исполни воздушниот простор Влагата ја намалува отпорноста Опасни по здравјето за инсталирање Перлит Пополнување празнини 17-23 Многу инертен вулканест камен Одредена прашина Многу огноотпорен Целулоза Пополнување празнини или прскање 22-26 Направен од рециклирана хартија третиран со бор Безбеден за околината Лесен за целосно пополнување на воздушните простори Мора да се чува сув Памук Батерии 21-26 Направен од памук и полиестер Многу одржлив Експандиран полистирен Табли 25-29 Пластична пена Водоотпорна Мора да биде заштитена од оган Обилен полистирен Табли 31-35 Пластична пена
  16. 16. 16 Eнергетски-ефикасни згради Многу водоотпорна Мора да биде заштитена од оган Уретан Прскање 25-47 Пластична пена Отпорноста е функција од густината Мора да се заштити од оган Овозможува воздушно пломбирање Формира слој што е водоотпорен Фенолична пена Табли 57 Пластична пена и водоотпорна Многу ниско испарување Добра структурална јачина Радијантна граница Метална филм обвивка 30-80 Озрачените бариери мора да се соочат со воздушен простор Отпорноста е во функција на воздушниот простор, ориентацијата и правецот на проток на топлина Најдобро спречување на топлинската добивка преку покривот Вакуум плоча 100-350 Бидејќи поголемиот проток на топлина е преку краевите, поголемите плочи се подобри Квалитетот е најважен за загубата од вакуум Табела 2 НЕОРГАНСКИ ИЗОЛАЦИСКИ МАТЕРИЈАЛИ Неорганските изолациски материјали се добиени од минерална или стаклена волна. Имаат коефициент на топлинска спроводливост λ≤0,06 W/m∙K и тоа ги сместува во класата на ефикасни изолациски материјали. Подобри изолациски својства се добиваат ако влакната на волната се со дебелина 6-7 μm. Тоа се материјали со дебелина од 4 – 10см и имаат својство на голема деформабилност. Плочите од минерална и стаклена волна во зависност од врзивниот материјал, степенот на вплетување и односот на деформацијата при напрегање од 0,002 Mpa се делат на: • Меки плочи ρ=60 - 80 kg/m3 • Полутврди ρ=80 - 120 kg/m3 • Тврди ρ=120 - 180 kg/m3 • Со топлински капацитет λ = 0,045-0,06 W/m∙K • Димензии: должина 100-120см ширина 50-60см
  17. 17. 17 Eнергетски-ефикасни згради дебелина 2-12см Овие плочи не горат, не се распаѓаат и не пропуштаат влага. Можат да се користат на температури до 400°C (стаклена волна) и 600°C (минерална волна). Отпорни се на хемикалии и микроорганизми и не се штетни за човековото здравје. Материјалите од пенасто или гасно стакло се изработуваат најчесто од отпадно стакло кое добива пори за време на производството. Тие пори во структурата на стаклото се со димензии 100-1000 μm. Овие материјали имаат голема густина 120-170 kg/m3 , сила на притисок 0,7-1,6 Mpa и топлински капацитет λ = 0,042-0,048 W/m∙K . Се произведуваат со димензии: должина 300-60мм, ширина 450мм и дебелина 40-150мм. Ова се водонепропустливи и паронепропустливи материјали отпорни на мраз и постојани на температура од 400°C. Добри се за изолација на покриви, ѕидови, подови кога се изложени на висока влажност. Материјали од пенобетони се всушност порозни пенобетони и гасобетони. Својствата зависат од произведувачот. Во зависност од големината на порите во бетонот е цврстината на материјалот. Цврстината на притисок на материјалот зависи од неговата влажност, а малата топлинска спроводливост се должи на рамномерно распоредени пори во бетонот. Се користи за изолација на покриви, тераси, ѕидови и сл. Пенобетоните можат да бидат: • Бетон со експандирана глина ρ=0,8 – 1,0 kg/m3 • Ситнозрнест бетон ρ=0,9 – 1,1 kg/m3 • Згура бетон ρ=1,0 – 1,1 kg/m3 Песок со експандиран перлит се добива при температура од 900-1200°C од вулканска згура со содржина на 2-6% хидратна вода. При оваа температура доаѓа до порозност на зрната поради испарување на хидратната вода, при што волуменот се зголемува од 5 до 15 пати. Таквиот песок има густина 100-150 kg/m3 и зрна со големина 0,16-2,5мм и топлински капацитет λ = 0,047-0,068 W/m∙K. Овој материјал има голема водовпивачка моќ 150-200%, хигроскопен е, а неговата постојаност при високи температури е до 800°C. Тој се користи како топлински изолатор при исполнување на фасадни ѕидови, рамни покриви итн. , но за да се заштити од влага од која ги губи својствата се пакува со полимерни фолии. Во завиност од врзивното средство перлит песокот се дели на: • Битумо перлит (битумен) со ρ=400 – 450 kg/m3 и λ = 0,11-0,14W/m∙K • Перлофен (фенол формалдехидна смола) со ρ=120 – 150 kg/m3 и λ = 0,048- 0,06W/m∙K • Перлито бетон (портланд цемент) со ρ=400 – 700 kg/m3 и λ = 0,20-0,24W/m∙K ОРГАНСКИ ИЗОЛАЦИСКИ МАТЕРИЈАЛИ Органиските изолациски материјали се произведени на база на дрво (хераклит, лесонит, изверка..) плута, треск, пресувана слама, волна, памук итн.
  18. 18. 18 Eнергетски-ефикасни згради Хераклит плочите се добиваат од дрвени влакна поврзани со портланд цемент или врзивно средство на база на магнезиум. Тоа се се врши под притисок при што се добиваат плочи со димензии: 500/2000мм и дебелина 25-100мм. Овие плочи се карактеризираат со ρ=300 – 500 kg/m3 , топлински капацитет λ = 0,047-0,068 W/m∙K и хигроскопност 60-70%. Овие материјали се тешко согорливи и се добри изолациски материјали за фасадни ѕидови, но само при услови каде влажноста на воздухот не преминува 70%. Синтетичките пластични маси се користат како термоизолациони материјали и тоа во вид на: • Експандиран полистирол – стиропор • Екструдиран полистирол – стуридор • Полиуретан – порофен • ПВЦ плочи • Саѓести пластични маси • Полистиролски влакна Овие материјали имаа специфична густина ρ=1000 – 2000 kg/m3 , а волуменската маса им зависи од порозноста. Некои се целосно компактни , како што се линолеум фолиите, па со тоа и не впиваат вода. Синтетичките пластични маси имаат топлински капацитет λ = 0,23-0,7 W/m∙K, големи вредности на цврстина, а мали вредности на еластичност, но голема деформабилност. Отпорни се на вода и хемикалии, а чувствителни на органски растворувачи. Пенополистирол е пенопласт добиен со порозирање на полистирол смола со гасообразувачи. Овој производ се користи за топлинска изолација на фасадни ѕидови, но може да се користи и кај покриви и подови на незатоплени градби. Има својство на голема паропропустливостшто дозволува дифузијата на пара низ материјалот и ѕидовите да испаруваат побрзо на кондензираните водени пари. Пенополиуретан е полиуретан полнет со гас и ретко се произведува како плоча затоа што при пожар се создава отровен цијанводород. Најчесто се користи како термоизолационо средство во т.н.„сендвич панели“ со внатрешен и надворешен слој од лим, кој го штити од оган за време на пожар. Пенополивинил хлорид во пракса повеќе се користи како тврда плоча, иако се произведува и како мек. Поради порите во својата структура има голема хигроскопност и паропропустливост. Познат е по тоа дека е постојан на температура од 70°C, а под дејство на оган престанува да гори и почнува да тлее. При пожар од него се одделува отровен хлороводород. 3. ТОПЛОТНА УДОБНОСТ
  19. 19. 19 Eнергетски-ефикасни згради Човекот е биолошка машина која ја согорува храната како гориво и произведува топлина како нус производ. Тоа е процес сличен како оној кај автомобилот кој го користи бензинот како гориво, а нус производот е повторно топлината. И двете „машини“ мораат да бидат способни да ја оддаваат топлината за да не дојде до прегревање, односно со механизмите на спроведување на топлината да ја одржуваат оптималната температура. Човекот како и сите топлокрвни животни неможе да живее без константна температура (која е одржувана на 37°C од хипоталмусот во мозокот). Човековиот организам има механизам за постигнување на одржлива оптимална температура со регулирање на протокот на топлина: • Еден дел од топлината се губи со дишењето – издишување на топол и влажен воздух; • Поголем дел од протокот на топлина е преку кожата и количеството на крв што тече низ неа (во лето загубата е голема па кожата е црвена, во зимо циркулацијата е помала во близина на кожата, за да се создаде изолација). Кожата содржи и потни жлезди кои ја контролираат загубата на топлината на телото преку испарување. • Косата е дел од механизмот за загуба на толината и кога ќе се наежиме е знак дека животинскиот механизам за дополнителна топлинска изолација сеуште функционира. Телото лесно се аклиматизира на температурни и климатски промени. Прекумерната загуба на топлина се нарекува хипотермија, а недоволните топлински загуби се нарекуваат хипертермија. Нервните завршетоци не чувствуваат влажност и температура. Тие влажноста ја регистрираат со промена на pH вредноста. Но, затоа пак можат да ја регистираат топлинската спроводливост. Така металот, кој има висока топлинска спроводливост ќе се почувствува како поладен од дрвото на иста температура. Кожата е тенка бариера за контрола на протокот на топлина во реалниот свет каде телото е изложено на постојан термички стрес. Облеката е еден вид дополнителна термална бариера. Зградата па е крајна термална бариера за човекот од променливата температура на околината. За да се одржи виталниот термички еквилибрум, нашите тела мора да загубат топлина со иста стапка со која метаболизмот ја произведува топлинската енергија. Тоа производство зависи од надворешната температура и од физичката активност. (Сл.11)
  20. 20. 20 Eнергетски-ефикасни згради Сл.11 За да се разбере топлотната удобност важно е да се знае кои се условите што овозможуваат топлината да биде изгубена. 1. Температурата на воздухот го одредува степенот на губење на топлината со струење на воздухот. Опсегот на удобност кај повеќето луѓе е од 20°C во лето (опсегот е таков заради топлата облека во зима); 2. Релативната влажност на воздухот е поврзана со испарувањето (потењето) на влажноста на кожата. Сувиот воздух лесно ја апсорбира влажноста од кожата и на тој начин телото брзо се лади. Ако влажноста е 100% тогаш целата водена пареа е во воздухот и не дозволува ладење со испарување. За удобен живот влажноста на воздухот треба да е над 20%во текот на целата година (60% во лето и 80% во зима). Многу ниските нивои на влажност на воздухот предизвикуваат сушење на воздухот во носот, устата, очите и кожата, и низа респираторни проблеми. Високата влажност пак не овозможува ладење со испарување и поттикнува влажност (пот) на кожата што е непријатна за телото. Се појавува и мувла, која е исто така непријатна појава. 3. Движењето на воздухот влијае на загубата на топлина со конвекција и испарување. Брзината на движење на воздухот има голем нагласен ефект на загубата на топлината. Опсегот на удобност е од 0,1-0,3m/s. Движењето на воздухот над 3,2km/h може да биде непријатно и уништувачки. Провевот е исто така непријатно ладење за човековото тело и проблем за топлотна удобност. 4. Средната сончева температура се разликува од температурата на воздухот. Тоа е ефектот на топлина која се случува ако во убав сончев зимски ден се седи покрај прозорец на југ. Тогаш може да се почувствувате премногу топло, иако температурата на воздухот е 24°C. Тоа е затоа што сончевите зраци ја подигаат средната сончева топлина на ниво повисоко од удобност. Кога зраците заоѓаат се
  21. 21. 21 Eнергетски-ефикасни згради осеќа студ, иако температурата е повторно 24°C. Овојпат ладното стакло ја спушта средната сончева температура и се чувствуваат нето загубите на зрачењето. Промените на температурата и влагата на воздухот можат да се прикажат во психометриски дијаграм. Секоја точка претставува примерок на воздух на одредена температура и со одредено ниво на важност. (сл.12) Точката поставена вертикално нагоре по дијаграмот прикажува дека и се додава одредена влажност на одреден воздушен примерок, додека точката поставена надолу значи дека се одзема водената пара, односоно се врши дехумидификација. Точката поставена кон десно покажува дека воздушниот примерок се загрева, а кон лево е прикажано ладење на воздухот. (Сл.13а) Сл.12 Што ќе се случи ако воздухот на 27°C и 40% релативна влажност се излади до температура 12°C? (Сл.13б) Како што се лади воздухот постојано расте релативната влажност се додека не достигна 100% на околу 12°C. Оваа посебна точка до која достигнува температурата се нарекува температура на точка на роса. Во тој момент воздухот е целосно заситен со влага 100% и неможе да прими повеќе ниту пак да ја задржи влагата. Секое ладење под оваа точка резултира со кондензација, каде дел од водата испарува во воздухот. Воздухот понатаму останува без влага и се дехумидифицира.
  22. 22. 22 Eнергетски-ефикасни згради Сл.13а Сл.13б Сл.13в
  23. 23. 23 Eнергетски-ефикасни згради Температурата на точка на росење е показател за тоа колку влага има во воздухот на секоја температура. Колку е точката на росење повисока толку има повеќе влага во воздухот. (сл.13в) Сл.14 Со психометрискиот дијаграм се одредува латентната топлина содржана во воздушен примерок. Тоа не изненадува ако се знае дека водената пара е форма на латентна топлина. Термика удобност се јавува кога телесните температури се одржуваат во тесен опсег, влажноста на кожата е ниска и напорите на телото за регулација на температурата се минимализирани. Одредена комбинација на температурата на воздухот, релативната влажност, движењето на воздухот и средната сончева температура резултира со она што за повеќето луѓе е термичка удобност. (Сл.14) Зона на удобност е каде температурата на движењето на воздухот и средната сончева температура се земаат како фиксни. (Споро движење на средната сончева температура блиска до температурата на воздухот). (Сл.15) Сепак термичката удобност е субјективно чувство – состојба на умот што го изразува задоволството на термичката средина. Термичката удобност варира од културата, годишното доба, здравјето, физичката активност, количеството на масти кои ги има човекот итн.
  24. 24. 24 Eнергетски-ефикасни згради Сл.15 Зоната на удобност е цел на термичкиот дизајн на објектите, со што се дефинираат условите за топлинска удобност на 80% од населението. Промената на зоната на удобност настанува како резултат на влијанието на средната сончева температура. Така на пример просторија со поголеми површини на стакло мора да се чува потопла во зима и поладна во лето. Површината со големи прозорци создава висока средна сончева температура во текот на летото и ниска во текот на зимата. За секои 3 степени зголемување или намалување на средната сончева температура, воздушната температура мора да биде приспособена 2 степена во спротивна насока. Промената на зоната на удобност настанува со промена на движењето на воздухот. Кога температурата на воздухот во една просторија е премногу висока се користиме со движењето на воздухот (ги отвораме прозорците или го вклучуваме вентилаторот). Секое зголемување на брзината на воздухот од 0,8 m/s ја намалува температурата до 1°C во зоната на удобност. Промената на зоната на удобност е потребна и кога луѓето се занимаваат со физичка активност. Физичката активност кај луѓето ја растура зголемено произведената топлина, па така гимнастичките сали се секогаш значително поладни од училниците. Една од основните функции на зградите е да помогне во создавањето на термичка удобност, разбирајќи ги човековите потреби и удобноста од четирите услови на животната средина: температурата, релативната влажност, брзината на движење на воздухот и средната сончева температура. Со психометрискиот дијаграм се одредува латентната топлина содржана во воздушен примерок. Тоа не изненадува ако се знае дека водената пара е форма на латентна топлина. 4. КЛИМА
  25. 25. 25 Eнергетски-ефикасни згради Во архитектурата, проектирањето во хармонија со климата е една од првите сознанија во историјата на сите цивилизации. Архитектот треба да ја познава микроклимата на местото. Денеска човекот лесно ја менува микроклимата: обработливото замјиште се менува со урбанизирана земја, пустините се наводнуваат и се претвораат во градови и сл. Но, ваквите промени често пати донесуваат последици. Глобалното затоплување и климатските промени се предизвикани во големи размери од согорувањрто на фосилните горива што пак претставува зголемување на количината на јаглерод диоксид во воздухот. Јаглерод диоксидот е транспарентен за соларната енергија, но не и за долгите бранови, со што атмосферат и земјата се загреваат и се случува феноменот познат како ефект на стаклена градина. Со тоа се менува климата во светот. Климата ( клима - старогрчки назив за наклон на Земјата во однос на Сонцето) е во голема мера во функција на сончевите зраци. Аглите под кои паѓаат сончевите зраци по географска ширина го делат светот на климатски зони. Атмосферата се загрева глевно преку соларната енергија која доспева до Земјата. Енергијата што е апсорбирана на Земјата е еднаква на енергијата што се зрачи назад во просторот на годишно ниво. Поради големиот топлински капацитет водата не се загрева или лади толку брзо како Земјата. На климата исто така влијаат северно – јужните воздушни струи предизвикани од ротацијата на Земјата, умереноста на температурните промени во областите опкружени со вода и екстремноста во континенталните делови, пренасочување и попречување на ветровите и влагата од планинските масиви, струењето на воздухот во долините, влажноста на воздухот и создавањето на облаците кои ја спречуваат сончевата радијација. За проектирањето во архитектурата освен макроклиматските услови, важни се и следните микроклиматски услови: 1. Надморската височина – колку е пострм наклонот на земјата толку побрзо ќе се намалува температурата со зголемување на височината; 2. Формата на Земјата и ориентација– планините свртени на југ се потопли од северните (ски патеките се на север, лозјата на југ) . Јужните планини исто така се заштитени од зимските ветрови кои се најчесто од север. Западните падини се потопли од источните, бидејќи периодот на високо соларно зрачење кореспондира со високи температури на амбиенталниот воздух попладне. Ниските области имаат тенденција да собираат базени од студен и тежок воздух, и кога е тој влажен се појавува магла. (Се со страните на светот е обратно за јужната хемисфера). 3. Големината, обликот и близината на водените тела како што е морето, океанот, езерата, реките...генерираат дневни наизменични ветрови и ја зголемуваат влажноста на воздухот. 4. Типови почва – испарувањето на водата од почвата го лади воздухот над земјата. Светлообоениот песок може да рефлектира големи количини од сончевата светлина со што се намалува греењето на почвата, но се зголемува радијацискиот
  26. 26. 26 Eнергетски-ефикасни згради товар на луѓето или на објектите. Карпите со својот висок топлински капацитет можат да апсорбираат топлина во текот на денот, а потоа да ја ослободат во текот на ноќта. 5. Вегетација – Растенијата имаат можност за нијансирање и транспирација со што ги намалуваат значително воздушните и копнените температури. Исто така, вегетацијат ја зголемува влажноста на воздухот. Ниските дрва и грмушки го блокираат ветрот и воздухот стагнира, со што влажноста достигнува неповолно високо ниво. Растенијата во ладна клима можат да го намалат ефектот на ладење на ветрот. Вегетацијата ја намалува бучавата и го чисти воздухот од прашина и загадување. 6. Вештачки структури – згради, улици, паркинзи, со својот број, големина и боја влијаат на микроклимата. Сенката на зградите може да креира ладовина во време на жешкото летно сонце. Исто така зградите може да ги спречат ладните зимски ветрови. Големите асфалтни површини од улиците и тротоарите може да генерираат температури високи и до 60°C. Во лето градовите можат да бидат потопли и до 4°C од руралните средини, сончевото зрачење е пониско за 20% поради загадувањето на воздухот, а влажноста на воздухот помала за околу 6% заради намаленио износ од заситеното испарување. 5. СОЛАРНА ГЕОМЕТРИЈА, ПАСИВНИ И АКТИВНИ СОЛАРНИ СИСТЕМИ При архитектонското проектирање потребен е пристап на три нивоа. Првото е минимализирање на топлинските загуби со соодветна изолација, ориентација, сооднос на површината и волуменот. Со добро дизајнирана термичка бариера ќе биде потребно помалку греење. Другото ниво е собирање на сончевата енергија на пасивен начин. И последното ниво е надополнување на енергијата за затоплување во мало количество која неможе да се снабди на друг начин, па дополнително се користи машинска опрема и фосилна енергија. ПАСИВНИ СОЛАРНИ СИСТЕМИ Пасивните соларни системи се оние кои складираат, чуваат и прераспределуваат соларна енергија без употреба на вентилатори, пумпи или комплексни контролори. Системот се добива интегриран во градењето и во дизајнот каде прозорците, ѕидовите, подовите и покривот имаат различни и нови функции. Така на пример, ѕидовите не се само прегради туку дејствуваат како складишта за топлина и елементи за топлинско зрачење. На тој начин различните компоненти на една зграда истовремено ги задоволуваат архитектонските, структурните и енергетските барања. Секој пасивен соларен систем се состои од два елемента: • Колектор – застаклување што гледа кон југ • Складирање – термална маса (ѕид, вода, карпа) Можни се неколку вида на пасивни сончеви системи (сл.16):
  27. 27. 27 Eнергетски-ефикасни згради 1. Директна добивка 2. Тромбеов ѕид 3. Сончева просторија Сл.16 СИСТЕМИ СО ДИРЕКТНА ДОБИВКА Секој прозорец кој гледа кон југ создава систем со директна добивка. Оние на исток и запад, а особено на север губат повеќе топлина отколку што добиваат. Ефектот на стаклена градина го собира и го заробува сончевото зрачење во текот на денот . (Сл.17) Сл.17 Термичката маса во внатрешноста на зградата потоа ја апсорбира таа топлина. (Сл.18)
  28. 28. 28 Eнергетски-ефикасни згради Сл.18 Термичката маса е особено важна за одржување и зачувување на топлината за ноќна употреба. Тоа може да се проследи низ графиконот сл.19а. Сл.19а Сл. 19б Кривата А е надворешната температура во ладен сончев ден, а кривата Б внатрешната температура во систем со директна добивка. Внатрешната температура покажува голема
  29. 29. 29 Eнергетски-ефикасни згради разлика во текот на ноќта и денот во простор со мала термичка маса. Во попладневните часови температурата е многу над зоната на удобност. Ако се зголеми само застаклувањето ќе се зголеми и температурната разлика. Тука се гледаат придобивките на термичката маса кои ја држат кривата Б постојано во зоната на удобност. Термичката маса ја намалува амплитудата на температурниот замав сл.19б. Идеално место за термичката маса подот, поради тоа што добива најмногу директна сончева светлина и подното греење е најпријатен вид на греење. Најповолна е бетонската подна плоча, а модерниот бетонски под е одржлив, здрав и убав. Сите останати елементи: ѕидовите, мебелот и книгите дејствуваат како топлинска маса. Најдобро е сончевата топлина да се обезбеди со директно зрачење преку катни прозорци свртени на југ, светларници и сл. Сл.20 ТРОМБЕОВ ЅИД Името го добил по проф. Феликс Тромб кој прв го поектирал и употребил во Франција 1966 година. Во овој систем термичката маса е составена само од еден ѕид од внатрешната страна на застаклувањето кое гледа на југ.
  30. 30. 30 Eнергетски-ефикасни згради Сл. 21а Сл.21б И тука функционира ефектот на стаклена градина кој ја задржува сончевата радијација. Површината на ѕидот свртена кон стаклото кое пак е свртено кон југ, се покрива со темна боја со што се овозможува да се создаде голема топлина која навлегува во ѕидот. Тромбеовиот ѕид е многу дебел, околу 30см. (Сл.21а) Временскиот период за спроведување на топлината низ ѕидот е доста долг заради дебелината, па така топлината не допира до внатрешниот простор се до вечерта, при што ако има доволно термичка маса ѕидот може да дејствува како светол грејач цела ноќ. (Сл.21б) Иако, ѕидот е најчесто направен од цврст материјал како што е бетонот, тулата, камен или глина, може да биде направен и од контењери полни со вода : челични тенкови, прозрачна и транспарентна пластика, а водата може да биде во боја. Во текот на летото за да не дојде до прегревање треба да се покрие стаклото пред ѕидот од надворешната страна. (Сл.22)
  31. 31. 31 Eнергетски-ефикасни згради Сл.22 Најдобар термички ефект се постигнува со комбинација на Тромбеовиот ѕид и системите за директна добивка, па често Тромбеовиот ѕид е парапетен ѕид. Овој систем на Тромбеов ѕид е познат како систем за термичко чување. СОНЧЕВИ ПРОСТОРИИ Сончевата просторија е соба наменета за собирање на топлина на главниот дел на една зграда, но и како секундарна станбена просторија. Тоа вообичаено е „стаклена градина“ во која одгледувањето на растенија е само дополнителна функција. Сончевата соба уште се нарекува солариум. Полунадворешниот аспект на сончевите простории е исклучително привлечен. Сончевата просторија е додатна просторија, затоа што во неа многу се менува температурата, од 32°C во текот на денот до 10°C во текот на ноќта. Таа е конструирана како посебна термозона и изолирана од останатиот дел од зградата. Големиот дел од топлината влегува преку внатрешните отвори меѓу просториите, а дел се апсорбира во термичката маса, ја чува куќата пријатна и ја заштитува сончевата просторија од замрзнување. (Сл.23а, 23б) Сл.23а
  32. 32. 32 Eнергетски-ефикасни згради Сл.23б СПОРЕДБА НА ТРИТЕ ГЛАВНИ СИСТЕМИ На Табела 3 е направена споредба на трите главни системи. Систем Предности Слабости Директна добивка Промовира употреба на големи прозорци Поефтин Може ефикасно да користи катни прозорци За дневно осветлување и затоплување комбинира обични и катни прозорци, што е добро за училници, градинки итн. Флексибилен и најдобар кога вкупната застаклена област е мала Премногу светлина што може да предизвика отсјај и избледување на боите Може да настане прегревање ако не се внимава Прилично големи температурни осцилации Тромбиев ѕид Дава големо ниво на термална удобност Добар е во комбинација со директната добивка до ниво на ограничено осветлување Средно скап, добар за големи затоплувања Поскап Помалку застаклување достапно за поглед и визури, но и за дневно осветлување Не е добар за многу облачни клими Сончеви простории Многу активна удобност Екстра простор за живеење Може да функционира како стаклена градина Најскап систем Помалку ефикасен Табела 3 Ориентацијата претставува 80% од пасивниот соларен дизајн, што значи дека соларното застаклување треба да се насочи кон југ. Таа ориентација дава најдобри резултати и за зимското затоплување и за летното затемнување. Во зима јужното застаклување собира околу 3 пати поголема сончева радијација од застаклувањето на исток или на запад. Во лето пак, јужното застаклување собира само 1/3 од радијацијата што ја собираат истокот и западот.
  33. 33. 33 Eнергетски-ефикасни згради Со затемнување придобивките од јужното застаклување се дури и подобри. Бидејќи во реалниот живот точната јужна ориентација е ретко можна, добро е да се знае дека пасивниот систем функционира добро и при 45° од вистинскиот југ (југозападно и југоисточно). Нацртот при проектирањето треба да е таков да ги искористи предностите на дневниот циклус на Сонцето. Така на пример, будење и доручек на источната страна, попладневна релаксација на западната или јужната страна. Со прозорци поставени во височина може да се донесе јужната експозиција на Сонцето во северните простории. Наклонот на застаклувањето речиси секогаш е најпосакувано вертикално застаклување. Тоа е и поефтино, посигурно, полесно се заменува, полесно се вклопува во ноќната изолација и собира повеќе топлина кога снегот дејствува како рефлектор. Затемнување или засенчување. Соларните пасивни системи се одговорни и за прегревањето на просториите доколку не се постави соодветно засенчување за одбивање на директното сончево зрачење, рефлектирачкото и дифузното зрачење. (Сл.24) Подвижните настрешници треба да се користат секогаш кога е можно. Сл. 24 Рефлектори можат да се користат во вид на надворешни спектарни рефлектори како огледала кои ја зголемуваат соларната колекција за време на зимата со цел да внесат сончеви зраци во просторот, додека летно време се користат за да ги одбијат претераните сончеви зраци од застаклената површина. (Сл25а, 25б) Сл25а
  34. 34. 34 Eнергетски-ефикасни згради Сл.25б Конзервацијата се препорачува за прозорците со високи перформанси или за ноќна изолација во текот на соларното застаклување. Ноќната изолација се користи и за отфрлање на сонцето за време на летните денови, контрола на приватноста и го елиминира ефектот на црна дупка на голото застаклување во текот на ноќта. Таа е практична за системите со директно добивање, но помалку ефикасна за Тромбеовиот ѕид и сончевите простории. Ноќната изолација се состои од различни типови на драперии, цврсти панели, ролетни и сл. Материјалите за чување на топлината во градбата се важни за успехот на пасивните соларни системи. Сите лесни материјали се лоши за чување на топлината. Таков е воздухот, па затоа во изолацијата која е во најголем дел составена од воздух може да се складира најмалку топлина. Водата пак од друга страна е еден од најдобрите материјали за складирање на топлината. Такви се уште и дрвото, челикот, тулите, бетонот, каменот... Материјалот кој е добар за складирање на топлината треба да има висок топлински капацитет и висока спровидливост. Водата освен што има највисок топлински капацитет има и висока стапка на апсорбција на топлина и во водата природната конвекција и спроводливоста можат да помогнат да се држи топлината во внатрешноста на масата. Таканаречените фазно променливи материјали (парафинот, солта, хидратите) ја чуваат топлината во форма на латентна топлина, при што при пасивното затоплување фазната промена се случува близу собната температура. Овие материјали завземаат мал просор и со користење на топлината на топење (латентна топлина) големи количини од топлинската енергија може да се чуваат на точката на топење на материјалот што е во опсегот на удобност од 20°C до 25°C.

×